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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur
Adressenerkennung für ein elektronisches
Datenverarbeitungsmodul, wobei die Daten gemäß einem
vorgegebenen Protokoll übertragen werden in Form von digitalen
Signalfolgen, die insbesondere ein Idenfikationsfeld mit einer
Adresse und ein Datenfeld aufweisen. Insbesondere betrifft die
Erfindung eine derartige Vorrichtung, die Teil elektrischer
Module ist, welche mit einem mit Multiplexanordnungen
versehenen Übertragungs-Ortsnetz verbunden sind, das in einem
Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Veröffentlichung FR-A-2578070
beschreibt eine derartige Vorrichtung.
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Die derzeitige Entwicklung der Kraftfahrzeugelektronik neigt
dazu, die herkömmliche elektrische Verkabelung durch einen
elektrischen Versorgungsbus und durch einen
Datenübertragungsbus zu ersetzen, welche elektronische Module
miteinander verbinden zur Steuerung von Betätigungsanordnungen
oder zum Empfang von von Fühlern stammenden Signalen. Das
vorausprojekt der französischen Norm R13-708, entsprechend dem
Arbeitsdokument mit der Bezeichnung ISO/TC22/SC3/WG1, wie es
von der International Standardization Organization
veröffentlicht worden ist, definiert die allgemeine Architektur
eines "VAN" genannten Übertragungsnetzes für ein Kraftfahrzeug.
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Das Vorausprojekt der Norm definiert eine "Folge MAC" genannte
digitale Signalfolge mit einer bestimmten Anzahl von Feldern,
wobei die die Folge bildenden Signale Teil einer
Serienübertragung über einen Doppelleiterbus sind, der
verschiedene elektronische Module miteinander verbindet, welche
derartige Folgen austauschen. Eine Folge weist verschiedene
Felder auf, deren jedes eine Anzahl vorbestimmter Bits enthält,
wobei die Folge selbst gemäß einem bestimmten Protokoll
erstellt und übertragen wird.
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Eine MAC-Folge weist zuerst ein den Folgenbeginn begrenzendes
Feld SOF und ein Identifikationsfeld IDEN auf, das verwendet
wird, um den mit der Folge übertragenen Inhalt oder den
abgefragten Inhalt darzustellen (siehe Zeile DI in Figur 3). In
einer allgemeinen Terminologie händelt es sich also dabei um
eine Adresse. Dieses Feld identifiziert den oder die Module,
für die die Signalfolge bestimmt ist, und besteht aus einer
Folge von binären Einheiten. Die Signalfolge enthält
schließlich ein Steuerfeld mit vier Bits, bestehend aus
einem - Erweiterungsbit EXT für eine mögliche Anwendung, einem
Erfassungsanforderungsbit RAK, welches festlegt, ob ein
aussendendes Modul von einem empfangendem Modul eine
Empfangsbestätigung oder nicht benötigt, ob eine Folge korrekt
empfangen worden ist, ein Lese/Schreib-Bit R/W, welches
anzeigt, ob die ausgesandte Folge zum Lesen oder zum Schreiben
dient und ein Anforderungsbit für die Direktübertragung RTR.
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An das Steuerfeld COM schließt sich in der Folge ein Datenfeld
DAT an, welches eine ganze Zahl von Bytes enhält. Diese Daten
sind für eines oder mehrere Module bestimmt, die durch die
Identifikation zu Beginn der Folge festgelegt werden. Die Folge
wird vervollständigt durch verschiedene Zusatzfelder, deren
Einzelheiten in dem oben erwähnten Vorausprojekt der Norm
beschrieben sind.
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Der strukturelle Aufbau der elektronischen Module, welche Teil
eines mit Multiplexanordnungen versehenen Übertragungsnetzes
für derartige Signalfolgen sind, sind insbesondere in den
französischen Patentanmeldungen Nr. 89 14770, 90 00912, 9002570
und 90 02571 beschrieben. Im Zusammenhang mit Figur 1 der
beigefügten Zeichnung ist der Aufbau einer
Verbindungsschnittstelle zwischen einem Datenbus und dem
Anwendungsteil eines derartigen Moduls dargestellt, wobei
deutlich wird, daß diese Schnittstelle im wesentlichen einen
differentiellen Leitungssender/Empfänger aufweist sowie einen
Protokollwächter.
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Der Datenbus für das Netz ist mit zwei Leitern versehen und
übermittelt differentielle Analogsignale bestehend aus einer
bestimmten Spannung zwischen den mit DATA und bezeichneten
Leitern gemäß der Terminologie des oben genannten
Vorausprojektes der Norm, wobei das Vorzeichen der Spannung den
binären logischen Zustand darstellt.
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Der aussendende Teil des Leitungssenders/Empfängers
gewährleistet die Wandlung der über eine unipolare Leitung
eintretenden ausgesandten Signale DE in differentielle
Spannungssignale für den Bus (DATA und ) Das Empfangsteil
überträgt die vom Bus empfangenen Daten DR einem
Protokollwächter, ggf. nach einer Korrektur, wie es in der oben
genannten französischen Patentanmeldung 89 14770 vom 10.
November 1989 beschrieben ist.
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Der Protokollwächter überprüft die Art der vom
Leitungssender/Empfänger stammenden Informationen DR, stellt
fest, daß die erhaltenen Nachrichten das definierte Protokoll
einhalten, legt die Prioritäten fest, überprüft, ob die zu
einem anderen Modul ausgesandten Nachrichten den Empfänger
erreichen, bringt in die Reihenfolge und formt gemäß dem
Protokoll die auszusendenen Informationen DE, und bringt die
empfangenen Informationen hinsichtlich ihrer Einbindung in die
Anwendung in eine andere Reihenfolge. Diese Anwendung beteht
aus der Ansteuerung einer Betätigungsanordnung oder eines
Fühlers, wobei die Steuerung mit dem Austausch von zweiseitig
verlaufenden Informationen zwischen ihnen verbunden ist, der
mit den oben beschriebenen Signalfolgen gesteuert wird.
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Ein mit einer Multiplexanordnung versehener Aufbau weist
üblicherweise mehrere elektronische Module auf, wie z. B.
dasjenige, das weiter oben beschrieben wurde, die miteinander
und mit einer oder mehreren zentralen Verarbeitungseinheiten
verbunden sind mittels eines Doppelleiterbuses. Jedes Modul
steuert demzufolge eine oder mehrere örtlich im Kraftfahrzeug
zusammengefasste Anwendungen (Ansteuerung der Scheinwerfer, des
Armaturenbrettes etc...).
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Jedes Modul muß demzufolge in der Lage sein, Signalfolgen zu
erkennen, welche unterschiedliche Idenfikationen (oder
Adressen) enthalten und die für unterschiedliche im Modul
zusammenfasste Anwendungen bestimmt sind.
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Gemäß der herkömmlichen Technik erfolgt die Erkennung der
Identifikationen im protollwächter. Diese Erkennung erfolgt
durch Vergleich zwischen dem in einer Folge enthaltenen
Identifikationsfeld mit einer oder mehreren Identifikationen,
die in einem Permamentspeicher im Wächter enthalten sind.
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Es hat sich herausgestellt, daß ein Protollwächter mit
erweiterter Speicherkapazität für die Identifikationen
erforderlich ist, insbesondere hinsichtlich der Veränderung
oder der Verallgemeinerung der von einem Modul erkannten
Identifikationen. Die Permanentspeicherung dieser
Identifikationen ermöglicht nämlich keinerleit Flexibiltät
hinsichtlich dieses Gesichtspunktes. Eine derartige
Flexibilität würde jedoch die Möglichkeit eröffnen, über
während des Einbaus des Moduls in ein Kraftfahrzeug und
demzufolge am Montageband programmierbare Frotokollwächter zu
verfügen, wodurch die Vorratshaltung der mit derartigen
Wächtern versehenen Module vereinfacht werden könnte.
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Es wäre auch einfach möglich, mit einer derartigen
Programmierfähigkeit Netzanalysatoren zu verwirklichen, d. h.
Werkzeuge zur notwendigen Diagnose oder Ausforschung bei der
Auslegung oder bei der Reparatur des Netzes. Ein derartiges
Diagnosewerkzeug muß in der Tat programmierbar und erneut
programmierbar mit verschiedenen Identifikationen sein,
entsprechend den zu erkennenden Anwendungsadressen.
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Eine erste Lösung hinsichtlich dieses Programmierproblems
besteht darin, den Protokollwächter dergestalt zu verändern,
daß er mit beliebig programmierbaren und wieder
programmierbaren Speicheranordnungen für die Identifkationen
versehen wird. Eine derartige Lösung ist jedoch nicht mit der
Notwendigkeit niedriger Herstellungskosten für den
Protokollwächter vereinbar, wie es bei der Massenfertigung von
Kraftfahrzeugen unabdingbar ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung zur Adressenerkennung für
elektronische Datenverarbeitungsmodule zu schaffen, wobei die
Daten gemäß einem vorgegebenen Protokoll übertragen werden, das
von einem Protokollwächter überprüft wird, welcher über eine
flexible Programmierkapazität für die zu erkennenden
Identifikationen verfügt, ohne die Herstellungskosten des
Wächters zu belasten.
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Diese Lösung, sowie weitere Lösungen, welche aus der
nachfolgenden Beschreibung hervorgehen, erfolgen mit einer
Vorrichtung, bei der die Daten in Form von digitalen
Signalfolgen übertragen werden, welche ein Identifikationsfeld
enthalten, mit einem Adressenfeld und mit einem Datenfeld.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ein außerhalb des
Protokollwächters angeordnetes Auswahlteil für die
Identifikationen auf, eine Verbindungsanordnung zwischen dem
Protokollwächter und dem Auswahlteil, um das Teil mit dem
Identifikationsfeld einer im Wächter überprüften Signalfolge zu
beaufschlagen, einen programmierbaren Speicher im Auswahlteil,
der mit eine oder mehreren vorgegebenen zu erkennenden
Identifikationen beaufschlagt wird und einer Anordnung zum
Vergleichen der erhaltenen Identifikationen mit den
gespeicherten Identifikationen, um ein Signal zu bilden für den
Protokollwächter, welches eine Aussage darüber enthält, ob das
erhaltene Feld erkannt worden ist oder nicht.
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Die Vorrichtung verfügt hiermit über eine zusätzliche
Programmiermöglichkeit für Adressen, ohne daß der
Protokollwächter wesentlich geändert wird, dessen
Herstellungskosten demzufolge gering bleiben, wie noch
ausgeführt werden wird.
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Gemäß einer anderen Besonderheit der vorliegenden Erfindung
stellt die Verbindungsanordnung eine serielle Verbindung her
zwischen dem Protokollwächter und dem Auswahlteil für die
Identifikationen. Eine derartige Verbindung ist vom Anschluß
her billig und trägt damit nicht zu einer Erhöhung der
Herstellungskosten des Protokollwächters bei.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Besonderheit der Erfindung,
die anwendbar ist im Zusammenhang mit Signalfolgen, welche
zwischen dem Identifikationsfeld und dem Datenfeld ein Feld mit
einem Bit enthalten, das für eine Anforderung der Folge steht
und vom Folgensender erstellt worden ist, übermittelt die
Verbindungsanordnung dieses Feld zusammen mit dem
Identifikationsfeld in das Auswahlteil, wobei letzteres eine
Erkennungsanordnung für den Zustand des Anforderungsbits
aufweist sowie eine Anordnung zur Übertragung eines diesen
Zustand darstellenden Signals zum Protokollwächter.
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Wie noch weiter unten ausgeführt werden wird, ermöglicht es
diese Anordnung, die Vorrichtung in ein Diagnosewerkzeug für
den Zustand eines mit einer Multiplexanordnung versehenen
Kommunikationsnetzes einzubauen, wie z. B. das VAN-Netz. In
diesem Fall muß die Anforderungsfunktion, die im Vorausprojekt
der Norm VAN definiert ist, deaktiviert werden, so daß die
Übertragungen im Netz nicht gestört werden. Bei dieser
Anwendung weist die Vorrichtung also eine Anordnung auf, um das
dem Protokollwächter übertragene Signal in einen Zustand zu
zwingen, der dem Fehlen des Anforderungs- oder
Erfassungssignals einer Signalfolge entspricht, unabhängig vom
tatsächlichen Zustand des Erfassungsbits einer vom
Protokollwächter dem Auswahlteil übertragenen Signalfolge.
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Weitere Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung
gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beigefügten
Zeichnung hervor; es zeigen
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Figur 1 ein erfindungsgemäßes Schaltschema mit einer
Verbindungsschnittstelle eines Datenverarbeitungsmoduls,
welches Teil ist eines VAN-Kommunikationsnetzes, wie es
eingangs beschrieben wurde;
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Figur 2 ein vergrößertes Schaltschema der Verbindungen zwischen
dem Protollwächter und dem Auswahlteil für die Identifikation
der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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Figur 3 ein Zeitdiagramm der zwischen dem Protokollwächter und
dem Identifikationsteil für die Identifikation gemäß Figur 2
ausgetauschten Signale.
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Aus Figur 1 der beigefügten Zeichnung geht hervor, daß die
dargestellte Schnittstelle im wesentlichen, wie oben
ausgeführt, einen Leitungsempfänger/Sender aufweist sowie einen
Protokollwächter zur Übertragung von Daten im Format VAN
mittels Signalfolgen zwischen einem Doppelleiterbus (DATA,
) und einer "Anwendung" z. B., der Steuerung von
Betätigungsanordnungen oder der Abtastung von Fühlern.
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Erfindungsgemäß wird die Adressenerkennung (Identifikationsfeld
der Folge), die herkömmlicherweise im Protokollwächter erfolgt,
durch eine Außen-Erkennung ersetzt, wie weiter unten
ausgeführt, der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine größere
Flexibilität verleiht hinsichtlich der Programmierung der zu
erkennenden Adressen, ohne die Herstellungskosten des
Protokollwächters wesentlich zu verändern gemäß dem mit der
vorliegenden Erfindung zu erreichenden Ziel. In einem
herkömmlichen Wächter wird während der Herstellung dessen
Festspeicher mit höchstens einigen zu erkennenden Adressen
versehen. Es ist daher nicht möglich, ihn später zu
programmieren oder umzuprogrammieren.
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Gemäß Figur 2 weist die äußere Erkennungsanordnung im
wesentlichen ein Auswahlteil der Identifikation 1 auf, welches
mit dem Protokollwächter über eine Verbindungsanordnung
verbunden ist, die ein Schieberegister 2 aufweist sowie
verschiedene Leitungen ADA, CKB, SERI, ADE und AKE, welche die
Steuerung sowie den Informationsaustausch zwichen dem
Protokollwächter, dem Register und dem Auswahlteil ermöglichen.
Die in diesen Leitungen übertragenen Signale sind im
Zeitdiagramm von Figur 3 schematisch dargestellt.
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In der Figur ist außerdem ein Teil einer Signalfolge DI im
eingangs beschriebenen Format VAN dargestellt, wobei diese
Folge von Bus (DATA, ) mittels des Protokollwächters
erhalten wird, und zwar über den Empfangsteil des
Leitungssenders/Empfängers. In diesem Abschnitt erkennt man,
daß sich an das Feld SOF zu Beginn der Folge ein
Identifikationsfeld IDEN mit zwölf Bits anschließt, ein Feld
COM mit vier Bits und ein nur teilweise dargestelltes
Datenfeld. Die Erfindung betrifft insbesondere das
Identifikationsfeld IDEN und das Feld COM.
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Erfindungsgemäß weist der Protokollwächter einen
Ausgangsanschluß auf, der über eine Leitung SERI mit dem
Eingang des Schieberegisters 2 verbunden ist. Über diesen
Ausgangsanschluß werden seriell mit einer geringfügigen
Verzögerung aufgrund der Übertragungszeit die Bits des Feldes
IDEN und ggf., wie noch weiter ausgeführt werden wird,
diejenigen des Feldes COM übertragen. Die Vorrichtung weist
außerdem einen Generator für Zeitimpulse auf, der über eine
Leitung CKB mit dem Zeiteingang des Registers 2 verbunden ist,
um den seriellen Eingang der betrachtenden Bits der Felder
zeitlich zu steuern.
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Der Protokollwächter weist außerdem eine Anordnung zur
Erzeugung eines Signals ADA auf, welche die Aktivierung und die
Deaktivierung des Auswahlteils der Identifikation 1 steuert.
Dieses Bauteil enthält einen Paralleleingang, der mit dem
Ausgang des Schieberegisters 2 verbunden ist sowie zwei
Ausgänge für die Signale ADE und AKE, welche dem
Protokollwächter übermittelt werden. Die Art und die Rolle
dieser Signale werden im folgenden erläutert.
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Es wird deutlich, daß die Aufgabe des Schieberegisters 2
dadurch zu sehen ist, dem Auswahlteil 1 in einer
Parallelübertragung von z. B. 16 Bits die in der Reihenfolge
veränderten Signale der Folge unter dem Einfluß eines
Zeitsignals CKB zuzuführen, welches vom Protokollwächter dem
Register übermittelt wird.
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Die wesentliche Aufgabe dieses Auswahlteils 1 ist darin zu
sehen, die Bits eines Identifikationsfeldes, das derart in der
Reihenfolge verändert worden ist, mit den entsprechenden Bits
einer oder mehrerer Adressen zu vergleichen, welche in einem
nicht dargestellten programmierbaren Speicher des Bauteils
abgespeichert sind.
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Ebenfalls nicht dargestellte Vergleicheranordnungen sind
demzufolge vorgesehen und bilden ein logisches Signal ADE,
welches mittels einer entsprechenden Leitung dem
Protokollwächter übermittelt wird, um ihn über das
Vergleichsergebnis zu informieren. Gemäß dem logischen Zustand
dieses Signals erfährt der Protokollwächter vom Vorhandensein
oder vom Fehlen im Identifikationsfeld der analysierten Folge
einer Adresse entsprechend einer angesteuerten Anwendung über
ein Datenverarbeitungsmodul, welches die gemäß der vorliegenden
Erfindung modifizierte Verbindungsschnittstelle aufweist.
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Wie aus Figur 3 hervorgeht, steuert das logische Signal ADA die
Aktivierung des Auswahlteils 1 über eine Abstiegsflanke und die
Deaktivierung dieses Bauteils durch die Anstiegsflanke. Die
beiden Flanken sind durch eine Zeit getrennt, die für die
Übertragung des Feldes IDEN (12 Bits) ausreicht sowie, wie noch
ausgeführt werden wird, für das Feld COM (4 Bits)
Beispielsweise steigt das Signal ADA mit dem zwanzigsten
Zeitimpuls CKB an. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Signal
ADE bereits auf dem Niveau 1 (Figur 3), wenn eine Adresse
erkannt worden ist. Die Überprüfung des Signals ADE durch den
Protokollwächter am Ende des zwanzigsten Bits der Folge
ermöglicht demzufolge dem Protokollwächter eine Signalfolge zu
berücksichtigen, wenn die in dem Identifikationsfeld enthaltene
Adresse erkannt worden ist.
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Das Auswahlteil 1, das im wesentlichen aus einem
programmierbaren Speicher und aus einem Vergleicher besteht,
kann ganz einfach mittels eines herkömmlichen programmierbaren
logischen Netzes erstellt werden, wie es unter dem Namen PAL
oder EDLP bekannt ist. Ein derartiges Netz weist die Form eines
billigen integrierten Schaltkreises auf, welcher mit
Anschlüssen versehen ist, um die im Speicher enthaltenen
Adressen zu programmieren oder umzuprogrammieren gemäß einem
wesentlichen Ziel der vorliegenden Erfindung. Es ist also
möglich, ein Modul, welches eine erfindungsgemäße Vorrichtung
aufweist, zu programmieren und als Teil eines VAN-Netzes in
einem Kraftfahrzeug einzubauen, z.B. am Montageband, wodurch
das Einsatzspektrum des Moduls bezüglich der herkömmlichen
bereits während der Herstellung permament programmierten Module
erheblich erweitert wird.
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Gemäß einer anderen wichtigen Eigenschaft der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird das Auswahlteil 1 zur Auswertung des Feldes
COM eingesetzt. Wie es in dem oben beschriebenen Vorausprojekt
der VAN-Norm definiert ist, enthält dieses Feld die Bits EXT
und RAK, R/W und RTR, deren Bedeutungen in diesem Dokument
näher dargestellt sind Die Erfindung betrifft insbesondere das
Erfassungs-Anforderungsbit RAK. Dieses Bit bestimmt, ob ein
eine Folge aussendendes Modul von einem empfangenden Modul
verlangt oder nicht verlangt, daß ihm gegenüber der korrekte
Empfang der Folge angezeigt wird, gemäß einem in diesem
Vorausprojekt der Norm beschriebenen Verfahren.
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Die Vergleichsanordnungen im Auswahlteil 1 können eingesetzt
werden, um den Zustand des Bits RAK zu erkennen und diese
wesentliche Information dem Protokollwächter über die Leitung
AKE zuzuführen hinsichtlich der Auswertung durch den Wächter.
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Mit diesem Aufbau ist es möglich, den beschriebenen
Protokollwächter sowohl in einem beliebigen
Datenverarbeitungsmodul einzusetzen, welcher ein Teil eines
VAN-Netzes ist, als auch in einem Diagnose- und
Überprüfungswerkzeug für das Netz. Dieses Werkzeug, auch
Netzanalysator genannt, kann auch in Werkstätten eingesetzt
werden für Überprüfungen und für am Netz durchzuführende
Studien. Es muß in der Lage sein, Signalfolgen im VAN-Format
mit jedem zum Netz gehörenden Modul auszutauschen. Zu diesem
Zweck ist es mit einer Kommunikationsschnittstelle versehen,
welche die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält, die eine
Programmierung oder Neuprogrammierung mit Adressen ermöglicht,
um einen Austausch von Folgen zwischen den verschiedenen zu
untersuchenden Modulen zu ermöglichen. Ein derartiges Werkzeug
muß jedoch niemals eine erhaltene Signalfolge bestätigen, da
hierdurch der Buszustand und damit die Beobachtungen gestört
werden könnten. Erfindungsgemäß ist in diesem Fall eine (nicht
dargestellte) Anordnung vorgesehen im Auswahlteil 1 um die AKE-
Leitung in demjenigen logischen Zustand zu blockieren, welcher
dem Fehlen der Bestätigungsanforderung entspricht. Der
beschriebene Aufbau eignet sich damit sowohl für den Einbau in
ein Modul, von dem aus Bestätigungsanforderungen ausgesandt
werden müssen, als auch für einen Netzanalysator, in dem
derartige Bestätigungsanforderungen blockiert werden müssen, so
daß die erfindungsgemäße Vorrichtung im Rahmen von VAN-Netzen
universell einsetzbar ist.
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Die Vorrichtung erfüllt damit die Anforderungen an die
Flexibilität und die universelle Einsatzmöglichkeit. Niedrige
Herstellungskosten werden durch Verwendung von PAL- oder EDLP-
Netzen gewährleistet. In diesem Zusammenhang sei betont, daß
die SERI-Verbindung zwischen dem Protokollwächter und dem
Schieberegister besonders wirtschaftlich ist, da sie nur einen
Anschluß benötigt. Es ist bekannt, daß in der Elektronik von
Massenautos Einsparungen hinsichtlich der Zahl der
Anschlußstifte von Schaltkreisen zur Verringerung der
Herstellungskosten von großer Bedeutung sind. Für eine
Parallelverbindung wären sechzehn Anschlußstifte erforderlich,
um die Bits für die Felder IDEN und COM zu übertragen. Mit der
Erfindung sind jedoch fünf Anschlußstifte ausreichend (ADA,
CKB, SERI, ADE, AKE)
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das beschriebene
und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt; die Erfindung
kann auch in anderen Multiplex-Netzen als dem VAN-Netz
eingesetzt werden.